Физика элементарных частиц
Раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия. Кварки, андроны и лептоны. Составляющие калибровочных бозонов. Взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел. Методы исследования для экспериментов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.04.2014 |
| Размер файла | 16,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Физика элементарных частиц
Введение
Физика элементарных частиц (ФЭЧ), часто называемая также физикой высоких энергий или субъядерной физикой - раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия.
Первоначально термин "элементарная частица" подразумевал нечто абсолютно элементарное, первокирпичик материи. Однако, когда в 1950-х и 1960-х годах были открыты сотни адронов с похожими свойствами, стало ясно, что по крайней мере адроны обладают внутренними степенями свободы, то есть не являются в строгом смысле слова элементарными. Это подозрение в дальнейшем подтвердилось, когда выяснилось, что адроны состоят из кварков.
Таким образом, физики продвинулись ещё немного вглубь строения вещества: самыми элементарными, точечными частями вещества сейчас считаются лептоны и кварки. Для них (вместе с калибровочными бозонами) применяется термин "фундаментальные частицы".
Открытие э. ч. явилось закономерным результатом общих успехов в изучении строения вещества, достигнутых физикой в конце XIX века. Оно было подготовлено всесторонними исследованиями оптических спектров атомов, изучением электрических явлений в жидкостях и газах, открытием фотоэлектричества, рентгеновских лучей, естественной радиоактивности, свидетельствовавших о существовании сложной структуры материи. Исторически первой открытой электронной частицей был электрон - носитель отрицательного элементарного электрического заряда в атомах. В 1897 Дж. Томсон установил, что так называемые катодные лучи образованы потоком мельчайших частиц, которые были названы электронами.
Объекты науки
Объекты: фермионы (кварки и лептоны), бозоны (фотон, глюон, бозон Хиггса и т. д.), гипотетические частицы (нейтралино, фотино и т. д.).
Свойства объектов. Все ЭЧ являются объектами исключительно малых масс и размеров. Микроскопические массы и размеры ЭЧ лежат в основе квантовой специфики их поведения. Характерные длины волн, которые следует приписать ЭЧ в квантовой теории по порядку величин близки к типичным размерам, на которых осуществляется их взаимодействие. Наиболее важное квантовое свойство всех ЭЧ - их способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с др. частицами. Все процессы с ЭЧ протекают через последовательность актов их поглощения и испускания. Различные процессы с ЭЧ заметно отличаются по интенсивности протекания. В соответствии с этим взаимодействия ЭЧ можно феноменологически разделить на несколько классов: сильные, электромагнитные и слабые взаимодействия. Все ЭЧ обладают, кроме того, гравитационным взаимодействием.
Иерархия и взаимосвязь объектов. Элементарные частицы делятся на следующие группы:
Составные частицы:
Адроны - частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: мезоны; барионы.
Фундаментальные (бесструктурные) частицы:
Лептоны - фермионы, которые имеют вид точечных частиц (то есть не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка м.
Кварки - дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались.
Калибровочные бозоны - частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия, в их состав входят: фотоны; глюоны; векторные бозоны; гравитоны.
Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны - это кванты разных типов взаимодействий. Кроме того, в Стандартной модели с необходимостью присутствует хиггсовский бозон, первые экспериментальные указания, на существование которого появились в 2012 году.
Фундаментальные взаимодействия - качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.
На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий: гравитационного; электромагнитного; сильного; слабого.
Структура науки.
Явления и процессы. ФЭЧ изучает законы природы, явления, которые происходят на расстояниях менее см, т. е. строение и взаимодействие элементарных частиц. физика калибровочный бозон лептон
Методы исследования.
1. Теоретический - строит теоретические модели для объяснения данных, полученных в действующих экспериментах, получения предсказаний для будущих экспериментов и разработки математического инструментария для проведения исследований такого рода.
2. Экспериментальный - разгон долгоживущих элементарных частиц в ускорителе до высоких энергий и столкновение их друг с другом или с неподвижной мишенью и пассивное наблюдение за частицами.
Законы и теории.
1. Теория относительности.
2. Квантовая теория поля.
3. Полевая теория.
4. Квантовая механика.
5. Закон сохранения энергии.
Заключение
Физика за пределами стандартной модели (иначе называемая новая физика) относится к теоретическим разработкам, которые необходимы, чтобы объяснить недостатки стандартной модели, такие как происхождение массы, сильная CP-проблема, нейтринные осцилляции, асимметрия материи и антиматерии, происхождение тёмной материи и тёмной энергии. Другая проблема заключается в математических основах самой Стандартной модели - Стандартная модель не согласуется с общей теорией относительности в том смысле, что одна или обе теории распадаются в своих описаниях на более мелкие при определенных условиях. Теории, которые лежат за пределами Стандартной модели, включают в себя различные расширения Стандартной модели через суперсимметрию, такие как минимальная суперсимметричная стандартная модель и следующая за минимальной суперсимметричная стандартная модель, либо совершенно новые объяснения, такие как теория струн, M-теория и дополнительные измерения. Поскольку эти теории, как правило, полностью согласуются с текущими наблюдаемыми явлениями или не доведены до состояния конкретных предсказаний, вопрос о том, какая теория является правильной (или, по крайней мере "лучшим шагом" к Теории всего), может быть решён только с помощью экспериментов. В настоящее время это одна из наиболее активных областей исследований, как в теоретической, так и в экспериментальной физике.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий.
дипломная работа [29,1 K], добавлен 05.02.2003Основные характеристики и классификация элементарных частиц. Виды взаимодействий между ними: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Состав атомных ядер и свойства. Кварки и лептоны. Способы, регистрация и исследования элементарных частиц.
курсовая работа [65,7 K], добавлен 08.12.2010Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.
реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011Основные понятия, механизмы элементарных частиц, виды их физических взаимодействий (гравитационных, слабых, электромагнитных, ядерных). Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц: фотоны, лептоны, адроны (мезоны и барионы). Теория кварков.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.03.2014Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.
реферат [38,4 K], добавлен 20.10.2006Один из важнейших приборов для автоматического счёта элементарных частиц - счётчик Гейгера, основанный на принципе ударной ионизации. Конденсация перенасыщенного пара с образованием капелек воды в камере Вильсона. Метод толстослойных фотоэмульсий.
доклад [697,7 K], добавлен 28.05.2009Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Механизмы взаимодействия альфа-частиц с веществом. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество с использованием методов Монте–Карло. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия.
курсовая работа [502,5 K], добавлен 07.12.2015Сущность элементарных частиц (лептонов и адронов), особенности их классификации. Общая характеристика гипотезы о существовании кварков: супермультиплеты, кварковая гипотеза. Специфика квантовой хромодинамики: понятие глюонов и асимптотической свободы.
курсовая работа [55,2 K], добавлен 20.12.2010Характеристика методов наблюдения элементарных частиц. Понятие элементарных частиц, виды их взаимодействий. Состав атомных ядер и взаимодействие в них нуклонов. Определение, история открытия и виды радиоактивности. Простейшие и цепные ядерные реакции.
реферат [32,0 K], добавлен 12.12.2009Количество элементарных частиц. Существование кварков. Супермультиплеты. Три кошмарные частицы. Парк, нарк, ларк. Новые кварки. Поиски кварков. Минимальная энергия, необходимая для рождения кварка. Камера Вильсона. Современная физика о проблеме кварков.
реферат [17,9 K], добавлен 24.04.2007Виды фундаментальных взаимодействий в физике. Классификация, характеристика и свойства элементарных частиц. Несохранение чётности в слабых взаимодействиях. Структура и систематика адронов. Теория унитарной симметрии. Кварки как гипотетические частицы.
реферат [24,3 K], добавлен 21.12.2010Метод совпадений и антисовпадений как один из экспериментальных методов ядерной физики и физики элементарных частиц. Регистрация частиц и квантов с заданной между ними корреляцией в пространстве и во времени. Способы повышения временного разрешения.
контрольная работа [295,2 K], добавлен 15.01.2014Изложение физических основ классической механики, элементы теории относительности. Основы молекулярной физики и термодинамики. Электростатика и электромагнетизм, теория колебаний и волн, основы квантовой физики, физики атомного ядра, элементарных частиц.
учебное пособие [7,9 M], добавлен 03.04.2010Основные виды взаимодействия в классической физике. Характеристика элементарных частиц, специфика их перемещения в пространстве и главные свойства. Анализ гравитационного притяжения электрона и протона. Осмысление равнозначности законов Ньютона и Кулона.
статья [40,9 K], добавлен 06.10.2017Основные подходы к классификации элементарных частиц, которые по видам взаимодействий делятся на: составные, фундаментальные (бесструктурные) частицы. Особенности микрочастиц с полуцелым и целым спином. Условно истинно и истинно элементарные частицы.
реферат [94,8 K], добавлен 09.08.2010Элементарная частица — частица без внутренней структуры, то есть не содержащая других частиц. Классификация элементарных частиц, их символы и масса. Цветовой заряд и принцип Паули. Фермионы как базовые составляющие частицы всей материи, их виды.
презентация [214,8 K], добавлен 27.05.2012Изучение процессов рассеяния заряженных и незаряженных частиц как один из основных экспериментальных методов исследования строения атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Борновское приближение и формула Резерфорда. Фазовая теория рассеяния.
курсовая работа [555,8 K], добавлен 03.05.2011Понятие "единой теории полей", анализ известных типов взаимодействий, направлений их объединения. Суть основных положений и достижений современной физики. Особенности физики элементарных частиц. Теории электрослабого взаимодействия, "всего", суперструн.
курсовая работа [636,9 K], добавлен 23.07.2010История исследования элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Минимальная модель электрослабого взаимодействия Глэшоу-Вайнберга-Салама и квантовой хромодинамики. Современные представления об иерархии структурных элементов микромира.
реферат [42,1 K], добавлен 30.01.2013Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва. Современные представления об элементарных частицах как первооснове строения материи Вселенной. Классификация элементарных частиц. Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике. Теория атома Н. Бора.
реферат [49,0 K], добавлен 17.05.2011
